Отримано 03.09.2024, Доопрацьовано 22.11.2024, Прийнято 26.12.2024

Дослідження експлуатаційних характеристик пневматичного автомобільного двигуна

Роман Зінько, Олександр Крамський, Богдан Мокряк, Андрій Поляков

Використання сучасних енергетичних установок у транспорті з двигунами внутрішнього згоряння не здатне повністю вирішити екологічні питання, зумовлені трафіком, особливо у густонаселених міських районах із населенням понад мільйон осіб. Одним із перспективних напрямів покращення екологічної безпеки транспорту є застосування двигунів, які використовують стиснене повітря як робоче середовище. Це зумовлено низкою переваг пневматичних двигунів у порівнянні з іншими енергетичними системами: високий рівень безпеки, простота транспортування, екологічність, низька собівартість виробництва пневматичних транспортних засобів і стисненого повітря, а також легкість утилізації повітряних батарей і енергетичних систем. В роботі представлено математичну модель, яка дозволяє виконувати чисельні розрахунки та оптимізувати основні енергетичні й експлуатаційні характеристики поршневих пневматичних двигунів із кривошипношатунним механізмом і заданим механізмом газорозподілу. Результати моделювання показали, що найбільш перспективним є 4-циліндровий пневматичний двигун. Розроблений варіант забезпечує необхідну потужність до 14 кВт залежно від вхідного тиску, а також має коефіцієнт заповнення P-V діаграми в межах 0,68–0,76 

пневматичний двигун; стиснене повітря; моделювання; P-V діаграма; енергоефективність; екологічна безпечність; транспортні засоби
48-53
Zinko, R., Kramskyi, O., Mokriak, B., & Polyakov, A. (2024). Research on the operational characteristics of a pneumatic automotive engine. Journal of Mechanical Engineering and Transport, 10(2), 48-53. https://doi.org/10.63341/vjmet/2.2024.48

Використані джерела

[1] Chen, Y., Liu, H., & Tao, G.L. (2005). Simulation on the port timing of an air-powered engine. International Journal of Vehicle Design, 38(1-2), 259-273. doi: 10.1504/IJVD.2005.007296.

[2] Fang, Y., Lu, Y., Yu, X., & Roskilly, A.P. (2018). Experimental study of a pneumatic engine with heat supply to improve the overall performance. Applied Thermal Engineering, 134, 78-85. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2018.01.113.

[3] Hu, J.-Q., Yu, X.-L., Liu, L., & Nie, X.-H. (2007). Dynamic characteristics of in-cylinder flow field in air-powered engine. Journal of Zhejiang University, 41, 1912-1915.

[4] Kudryavtsev, I.N., Kramskoy, A.V., Pyatak, A.I., & Plummer, M.C. (2005). Сomputer simulation of pneumatic engine operation. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 3(23), 80-89.

[5] Liu, H., Chen, Y., Tao, G.L., Jia, G.Z., & Ding, W.H. (2005). Research on the displacement and stroke-bore ratio of the air-powered engine. In: Proceedings of the 6th international conference on fluid power transmission and control (pp. 381-384). Hangzhou: ICFP.

[6] Liu, L., & Yu, X.-L. (2006). Optimal design of ideal cycle in air powered engine. Journal of Zhejiang University, 40, 1815-1818.

[7] Shi, Y., Sun, J.P., Cai, M.L., & Xu, Q.Y. (2015). Study on the temperature compensation technology of air-powered engine. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 7, article number 023112. doi: 10.1063/1.4915294.

[8] Song, R., Fu, X., & Cai, M. (2013). Non-dimensional modeling and simulation analysis of air powered engine. Applied Mechanics and Materials, 278-280, 307-314. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.278-280.307.

[9] Xu, Q., Cai, M., & Shi, Y. (2014b). Dynamic heat transfer model for temperature drop analysis and heat exchange system design of the air-powered engine system. Energy, 68, 877-885. doi: 10.1016/j.energy.2014.02.102.

    [10] Xu, Q.Y., Shi, Y., Yu, Q.H., & Cai, M.L. (2014a). Virtual prototype modeling and performance analysis of the air-powered engine. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C, 228(14), 2642-2651. doi: 10.1177/0954406214520818.

[11] Yatsyna, M.M. (2014). Increasing the efficiency of a pneumatic engine with a ring rotor of an inter-shop autonomous vehicle. (Abstract of the doctoral dissertation, Kremenchuk Mykhailo Ostrohradsky National University, Kremenchuk, Ukraine).

[12] Yu, Q.H., Cai, M.L., & Shi, Y. (2016). Working characteristics of two types of compressed air engine. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 8, article number 035701. doi: 10.1063/1.4948517.

[13] Yu, X., Yuan, G., Shen, Y., Liu, Z., & Su, S. (2002). Theoretical analysis of air powered engine work cycle. Journal of Mechanical Engineering, 38(09), 118-122. doi: 10.3901/JME.2002.09.118.